植物為什麼有刺?

2021-02-23 mScience mCrop

在常見的術語中，刺指的是任何尖銳的尖狀植物結構，但在植物學術語中，刺指以鋒利的硬尖結束的腋芽。刺起源於腋芽頂端分生組織，腋芽頂端分生組織經過一段時間的增殖，最終分化為一個尖銳的尖端。與其他分生組織一樣，刺分生組織中包含有幹細胞，但是這些幹細胞的增殖活性發生了程序性的停滯。

近日，Current Biology雜誌上在線發表了題為「Reprogramming of Stem Cell Activity to Convert Thorns into Branches」的研究論文，研究人員利用柑橘發現了調控刺發育所必需的基因THORN IDENTITY1（TI1）和TI2。TI1和TI2編碼TCP轉錄因子，對於幹細胞靜止狀態的維持以及刺的形成是十分必要的，這兩種調節因子能夠逐漸關閉發育中的刺的幹細胞活性，使其逐漸變細，直到只剩下尖尖的末端。當研究人員通過RNAi技術以及CRISPR/Cas9技術將TI1和TI2基因敲除後，導致處於靜止狀態的幹細胞重新激活，並伴隨著刺向分枝的轉變（如圖1）。

WUSCHEL（WUS）的表達決定了許多被子植物頂端分生組織中莖尖幹細胞群的維持。該研究結果發現TI1能夠結合到柑橘CsWUS基因的啟動子區，並負調控其表達以終止幹細胞的增殖（如圖2）。綜上，該論文的研究結果表明，這些TCP轉錄因子在時間和功能上的變化可以解釋柑橘刺的進化，對這一途徑的調控可以顯著改變植物的結構，並可以用來提高農作物的產量。

圖1 在卡裡佐枳橙中，

TI1和TI2冗餘地調控刺的形成

圖2 TI1通過與CsWUS啟動子的結合來終止CsWUS的表達

原文連結：

Fei Zhang, Pascale Rossignol, Tengbo Huang, Yewei Wang, Alan May, Christopher Dupont, Vladimir Orbovic, Vivian F. Irish. Reprogramming of Stem Cell Activity to Convert Thorns into Branches. Current Biology, 2020; DOI: 10.1016/j.cub.2020.05.068

網址連結：

https://www.sciencedaily.com/releases/2020/06/200618150244.htm

-作者 /  王嘯旗 -

-編輯 /  楊宇琭 -

-審核 / 韓淵懷  秦迎迎 -

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